公路瀝青混凝土病害及應(yīng)對措施

王 蘢

(安徽省黃山市公路管理局歙縣分局)

1 裂 縫

1.1 裂縫的型式及原因分析

裂縫病害是瀝青路面病害的一種主要型式,一般為橫向、縱向、不規(guī)則裂縫和龜裂等。雖然說裂縫形式和產(chǎn)生原因是多種多樣的,但就主要原因而論基本可分為兩大類:荷載型裂縫和非荷載型裂縫。(1)荷載型裂縫,主要是由于行車荷載作用而產(chǎn)生的裂縫。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理或厚度不足,交通量大,施工質(zhì)量不好,無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土類基層沒有拌和到底,底部留有素土夾層都會發(fā)生裂縫。(2)非荷載型裂縫。非荷載型裂縫主要是指溫度裂縫和反射裂縫。另外,路基不均勻沉降裂縫、路基凍脹裂縫以及瀝青老化裂縫也屬于非荷載裂縫的范疇。

1.2 裂縫防治措施

(1)對于橫縫。首先是基層養(yǎng)生。主要采取對基層進(jìn)行及時養(yǎng)生、及時鋪筑瀝青面層或澆灑透油層等防裂措施,減少前期開裂、裸露時間及基層橫向干縮開裂。其次,連續(xù)進(jìn)行攤鋪作業(yè),減少冷接縫。最后注意充分壓實橫向接縫。對半剛性基層材料進(jìn)行合理設(shè)計。例如采取調(diào)整結(jié)合料用量與比例,增加粗骨料含量并嚴(yán)格設(shè)計級配,以盡可能的減小其溫縮和干縮系數(shù),增加半剛性基層材料的抗裂性能。

(2)縱縫。采取分層填筑、壓實溝槽回填土,壓實度要符合相應(yīng)的規(guī)定。當(dāng)壓實存在困難或者不容易獲得符合質(zhì)量要求的回填土?xí)r,應(yīng)采取特殊處理,如采用黃砂、礫石等。

合理進(jìn)行瀝青混合料設(shè)計首先應(yīng)適當(dāng)控制混合料中集料最大粒徑,一般說來,集料的最大粒徑愈大,愈容易離析。通常的觀點認(rèn)為,最大粒徑不應(yīng)大于攤鋪層壓實厚度的 1/3。瀝青面層各層應(yīng)保證最小施工厚度,確保上下的良好連接;及時采取措施清除雨后結(jié)構(gòu)層內(nèi)積水。

(3)反射裂縫。增加瀝青面層的厚度;對半剛性基層材料進(jìn)行合理設(shè)計。例如采取調(diào)整結(jié)合料用量與比例,增加粗骨料含量并嚴(yán)格設(shè)計級配,以盡可能的減小其溫縮和干縮系數(shù),增加半剛性基層材料的抗裂性能。

2 坑 槽

2.1 坑槽類型及成因分析

(1)交通荷載。調(diào)查發(fā)現(xiàn):安徽省某干線公路中超載車輛行駛越多,路面破壞越嚴(yán)重。如果超載車輛軸載為標(biāo)準(zhǔn)軸載的兩倍時,超載車通過路面一次就相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)軸載車輛通過 18.5次。(2)養(yǎng)護(hù)因素。龜裂、網(wǎng)裂普遍存在,集中在行車道,分布范圍廣,破壞嚴(yán)重,部分路段為全路幅均勻分布,由于資金不足或者養(yǎng)護(hù)方案優(yōu)先順序安排不當(dāng),路面出現(xiàn)裂縫后沒有及時處治,導(dǎo)致路面水極易下滲而影響整體強(qiáng)度,同時導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)松散,出現(xiàn)大量坑槽。(3)排水設(shè)施。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)一些干線公路由于排水不暢而導(dǎo)致路面破壞的情況時有發(fā)生。在挖方路段、橋面更為嚴(yán)重,這與路面排水設(shè)計不完善,表面排水不暢,路面積水或水分滯留時間太長使水分滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部有一定關(guān)系。

2.2 預(yù)防坑槽的應(yīng)對措施

(1)減小空隙率,尤其對于瀝青路面面層混合料的空隙率較大,抗滑表層及底面層均有較大的空隙率,減小其空隙率是關(guān)鍵。(2)提高瀝青與礦料的粘結(jié)力。在選用集料時,孔隙率小、表面粗糙的非親水性堿性集料應(yīng)優(yōu)先考慮。(3)及時處治裂縫。(4)設(shè)置良好的路面內(nèi)部排水系統(tǒng)。如有些路段的舊路改造就采用了多孔隙水穩(wěn)碎層。設(shè)計為將原水泥砼路面碎石化技術(shù)破碎后,將其做為改建路面的基層,加寬部分基層為新建路面的基層,新建基層采用 3×15 cm水泥穩(wěn)定碎石,為了滿足路面排水要求,加寬部分基層中間一層采用多孔隙水泥穩(wěn)定碎石。(5)防排水設(shè)計。在瀝青混凝土路面的基層上噴灑透層油后再做下封層,以封閉從路基下上來的地下水、裂隙水;在表面層下設(shè)置封層,大部分是改性乳化瀝青的封層,以封閉從路面上滲入的水。中央分隔帶防水。為了防止水分的滲入,近年來采取了一些措施來封水,如分隔帶底部和周邊鋪設(shè)土工布等。路表排水。為了能使路面水迅速排出,應(yīng)設(shè)置路拱并確保路面平整度,從而最大限度的減少可能滲入路面內(nèi)部的水。擋水式路緣石有可能使水滯留在路面上,建議做成平的或取消,采用漫流排水的方式。這就提高了對路肩和邊坡的抗沖刷要求,應(yīng)采取措施提高其抗沖刷能力。層間排水。當(dāng)瀝青層下有排水式的瀝青碎石或者級配碎石時,一般都具有較好的排水性能,進(jìn)入路面的水能很快排走。當(dāng)瀝青層直接鋪筑在半剛性基層上時,排水就比較困難,這種情況下路面邊緣的排水就非常重要。

3 車 轍

3.1 車轍的成因分析

(1)超載現(xiàn)象必然導(dǎo)致荷載超過路面設(shè)計使用要求,如我國路面設(shè)計壓強(qiáng)為 0.7MPa,而據(jù)我們對部分公路的重載車輪胎接地壓強(qiáng)的測試,很多超載車輪胎接地壓強(qiáng)值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 0.7MPa。多數(shù)貨車的輪胎充氣壓力從 0.7MPa增加到 1.0 MPa,一些超過 1.0MPa,甚至高達(dá) 1.2MPa,汽車超載現(xiàn)象是導(dǎo)致路面車轍的一個重要原因。(2)瀝青含量。瀝青用量過多不僅會降低瀝青混凝土的內(nèi)摩擦力,還會顯著降低其粘結(jié)力,必然導(dǎo)致大幅度降低瀝青混凝土的抗車轍能力。

3.2 車轍的預(yù)防

預(yù)防瀝青路面的車轍損壞,主要從原材料、層間結(jié)合、摻加抗車轍劑以及施工控制等幾個方面入手。(1)使用粘度高或者較稠的瀝青,采用 SBS、SBR等改性瀝青。(2)瀝青用量。目前按馬歇爾法進(jìn)行配比設(shè)計,由于相對于重載和超載交通的壓實功偏小,故瀝青用量偏多。在有條件情況下,通過室內(nèi)馬歇爾試驗和 GTM(或SGC)試驗共同確定瀝青混合料的瀝青用量,盡可能采用較低的油石比。(3)交通與環(huán)境控制實行高溫時段車輛管制措施,開辟超載超限運(yùn)輸車輛的通行時間段。(4)施工控制。①控制石料的壓碎值。盡量在施工攤鋪和碾壓時減少壓碎現(xiàn)象。一是施工中當(dāng)看見石料被壓碎時,盡可能使用輪胎壓路機(jī)搓柔碾壓,而不是用鋼輪壓路機(jī)振動碾壓。二是最好挑選壓碎值小、針片狀含量小的石料。②合理提高壓實度,適當(dāng)減少空隙率將規(guī)范規(guī)定的壓實度 96%提高為 98%,同時為減少實測空隙率,規(guī)定馬歇爾設(shè)計孔隙率的范圍為 3.0%～4.5%,路面的實測空隙率不超過 7%,一般應(yīng)在 5%左右,在進(jìn)行瀝青路面實際孔隙率測定時,采用實測密度與理論密度雙控,保證理論密度不低于 93%。(5)交通管制及養(yǎng)護(hù)。我國重載交通量大,甚至有嚴(yán)重的超載超限情況,要求路政管理人員對超載車輛要加大管制力度。養(yǎng)護(hù)方面非常重要,例如及時搞好路面排水,對于車轍內(nèi)的積水、積雪及時清除,有利于防止車轍進(jìn)一步擴(kuò)大,可把車轍控制在最小程度。

4 水損壞

4.1 水損壞病害

瀝青混凝土路面發(fā)生路面水損壞病害與施工管理有著緊密的必然因果關(guān)系,沒有優(yōu)質(zhì)的施工質(zhì)量就不可能有耐久的瀝青路面。瀝青混凝土路面直接與大氣接觸,除承受交通荷載外,還受自然因素的影響,在運(yùn)營期間出現(xiàn)各種病害現(xiàn)象,致使服務(wù)性能降低,影響正常運(yùn)營,造成經(jīng)濟(jì)和政治影響,追究其原因是各方面的,是多種因素的綜合反映,除了與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計因素、外界因素影響外,還與施工因素的影響有關(guān)。在施工過程當(dāng)中,由于路基壓實度不足、原材料選擇不佳、施工配合比控制不嚴(yán)、路面壓實度不足等等因素都可以引起瀝青路面的破壞,主要都以水損壞的形式出現(xiàn)。

4.2 水損壞病害的防治措施

(1)瀝青混凝土路面各層盡量采用空隙小的瀝青混合料類型密級配瀝青混凝土,所用礦料的各種粒徑顆粒級配連續(xù),相互嵌擠嚴(yán)密,壓實空隙率小,尤其是Ⅰ型密實型瀝青混凝土,壓實空隙率很小,一般在 5%以下,密水性好可有效阻止雨水侵滲。(2)瀝青混凝土面層采用優(yōu)質(zhì)瀝青材料,防止瀝青面層產(chǎn)生料質(zhì)性病害。選用優(yōu)質(zhì)礦粉。礦粉質(zhì)量的好壞,對保證瀝青混凝土路面使用品質(zhì)和性能同樣至關(guān)重要。(3)嚴(yán)格控制瀝青混凝土的施工勻質(zhì)性,防止瀝青混凝土路面發(fā)生局部施工質(zhì)量病害要控制瀝青混凝土路面的施工勻質(zhì)性,應(yīng)該嚴(yán)格施工質(zhì)量管理。(4)嚴(yán)格瀝青混凝土面層施工過程中的壓實度控制標(biāo)準(zhǔn)。盡量減少壓實后的剩余空隙率。在碾壓的三個階段,必須以溫度、速度、遍數(shù)等指標(biāo)嚴(yán)格控制,根據(jù)壓路機(jī)的不同型號,及線壓力的不同制定速度、遍數(shù)。(5)設(shè)置下封層,阻止雨水下滲破壞基層。下封層可以按單層式瀝青表面處理方法,采用拌和法和層鋪法(灑布法、三油三料)也可以采用乳化瀝青稀漿封層形式,起到防滲效果。(6)減少瀝青混合料的離析。由于瀝青混合料中集料的不均勻性,瀝青混合料在攪拌、運(yùn)輸、攤鋪的過程中難以避免的會出現(xiàn)離析現(xiàn)象,離析現(xiàn)象只能盡量減少,而不可能絕對避免。對瀝青混合料在裝載、運(yùn)輸、卸載過程中所產(chǎn)生的離析還沒有很好的解決辦法,只能盡量注意裝、卸載的方式,減少途中運(yùn)輸時間,在運(yùn)輸途中平穩(wěn)行駛。在路面攤鋪過程中,攤鋪機(jī)連續(xù)由中間向兩端輸送混合料,寬幅攤鋪的話在攤鋪寬度兩端很容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象。解決這一問題的方法,只能是盡量控制攤鋪寬度,攤鋪寬度 8m以下時采用單機(jī)攤鋪,寬幅攤鋪時使用兩臺同型號的攤鋪機(jī)梯形攤鋪。(7)及時治理路面裂縫。路面裂縫也是水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的重要途徑,路面裂縫也是一種瀝青混凝土路面的主要病害,對路面裂縫應(yīng)采取及時有效的治理措施,以防止裂縫與透水病害綜合作用,對路面結(jié)構(gòu)造成更大的破壞。

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[4] 瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTJF40-2004).